Слайд 1
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ
Лекция по биохимии
Тема:
«Матричные биосинтезы»
Краснодар
2016
Слайд 2Направление роста цепи
5'→3'
Поступающий нуклеотид
он х
х
х
Растущая цепь НК
Матрица – цепь ДНК
5'
5'
3'
3'
Принцип биосинтеза
НК
(репликация) является:
матричным (матрица – обе нити ДНК)
комплиментарным
фрагментарным (нити ДНК синтезируются в виде фрагментов, которые затем соединяются между собой)
полуконсервативным (в каждой из образовавшихся молекул ДНК одна нить исходная – материнская, а одна – вновь синтезированная – дочерняя)
Слайд 4Полуконсервативность биосинтеза ДНК
Слайд 7Этапы репликации
1. Инициация:
Топоизомераза находит точку начала репликации, гидролизует одну фосфодиэфирную связь
и даёт возможность компонентам репликативной системы разомкнуть нити ДНК и образовать репликативную «вилку», а затем вновь соединяет связь между мононуклеотидами
Хеликаза разрывает водородные связи между нитями ДНК
Слайд 8Этапы репликации
ДНК-связывающие белки (SSB-белки) стабилизируют репликативную вилку, не давая восстанавливаться водородным
связям между комплиментарными нуклеотидами
ДНК-полимераза α (праймаза) строит праймер («затравку») из 8-10 рибонуклео-тидов и 40-50 дезоксирибонуклеотидов, а ДНК-полимераза δ достраивает нить из дезоксирибонуклеотидов на лидирующей нити, а ДНК-полимераза ε – на отстающей нити ДНК
Слайд 9Инициация репликации
ДНК-полимераза α
ДНК-полимераза δ
ДНК-полимераза ε
Слайд 10Ориджин репликации
репликон
Инициация репликации
Слайд 11 2. Элонгация
ДНК-полимераза δ продолжает удлинять нить из дезоксирибонуклеотидов на лидирующей нити,
а ДНК-полимеразы α и ε – строить фрагменты из праймеров и дезоксирибонуклеотидов (фрагменты Оказаки) на отстающей нити ДНК по мере движения репликативной вилки
Этапы репликации
Слайд 13 3. Терминация
ДНК-полимераза β (фермент репарации) удаляет праймеры и достраивает фрагменты ДНК
ДНК-лигаза соединяет фрагменты между собой
Этапы репликации
Слайд 16Для биосинтеза РНК (транскрипции) необходимы:
МАТРИЦА – участок одной из нитей ДНК
– (транскриптон)
СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ:
– АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ
ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БЕЛКИ
ДНК-зависимые РНК-полимеразы
I — для синтеза р-РНК
II — для синтеза м-РНК
III — для синтеза т-РНК
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ: факторы инициации, элонгации, терминации
Слайд 18Транскрибируемая нить
Нетранскрибируемая нить
РНК-полимераза
ДНК
пре-РНК (первичный транскрипт)
Биосинтез РНК
мононуклеотиды
Сайт терминации
Слайд 20м-РНК
7-метилгуанозин
полиаденилат
5'
3'
Процессинг
(2. модификация концов м-РНК)
Слайд 23 Компоненты белоксинтезирующей системы
мРНК
20 Аминокислот
20 Аминоацил-тРНК синтетаз (АРС-аз)
Изоакцепторные тРНК
Рибосомы в
виде полисом
Источники энергии (АТФ, ГТФ) и Мg2+
Белковые факторы регуляции: факторы инициации, элонгации, терминации
Специальные ферменты посттрансляционного процессинга полипептидной цепи
Слайд 24Ядерные стадии биосинтеза белка
Биосинтез мРНК (транскрипция)
Созревание мРНК (посттранскрипционный процессинг)
Слайд 25Функции т-РНК
Акцепторная: связывает аминокислоту и транспортирует её к месту синтеза белка
Адаптерная:
встраивает аминокислоту на соответствующее место в образующемся полипептиде (за счёт взаимодействия антикодона в т-РНК с кодоном в м-РНК)
Слайд 28Характеристика генетического кода
Триплетность (1 аминокислота кодируется 3 нуклеотидами)
Специфичность (каждому кодону соответствует
только 1 аминокислота)
Вырожденность (1 аминокислота может кодироваться более чем 1 триплетом)
Линейная запись (прочтение кода «без знаков препинания»)
Универсальность (одинаков для всех живых существ)
Наряду со значимыми есть и «бессмысленные» кодоны (терминирующие – УАА, УАГ, УГА)
Колинеарность (соответствие линейной последовательности кодонов гена и последовательности АК в кодируемом белке)
Слайд 29Колинеарность генетического
кода
Глу-тРНК
Слайд 30Цитоплазматические стадии биосинтеза белка
Активация аминокислот, или образование аминоацил-тРНК
Инициация
Элонгация
Терминация
Посттрансляционная модификация
Слайд 33Функции активной рибосомы
Связывание и удерживание белоксинтезирующей системы
Транслокация – перемещение м-РНК через
рибосому каждый раз на один триплет
Замыкание пептидной связи между аминокислотами (каталитическая функция)
Слайд 35Образование инициирующего комплекса
Слайд 36Инициация:
К малой субъединице рибосомы прикрепляется м-РНК
К инициирующему кодону прикрепляется Мет-т-РНК
К образовавшемуся
комплексу присоединяется большая субъединица таким образом, что Мет-т-РНК оказывается в пептидильном центре, а в аминоацильном – кодон, соответствующий второй аминокислоте
Слайд 38Элонгация:
В пептидильном центре находится Мет-т-РНК, а в аминоацильном – аа-тРНК, соответствующая
второму кодону.
Мет отрывается от т-РНК и перебрасывается в аминоацильный центр
С помощью пептидилтрансферазы замыкается пептидная связь между карбоксильной группой Мет и аминогруппой второй аминокислоты (требуется энергия ГТФ и регуляторный фактор Т)
Происходит передвижение рибосомы по м-РНК на один триплет (транслокация)
В освободившийся аминоацильный центр входит аа-т-РНК, соответствующая третьему кодону и т.д.
Слайд 41Посттрансляционный процессинг
Модификация N-конца полипептидной цепи
Фолдинг (формирование пространственной структуры)
Химическая модификация (гидроксилирование, гликозилирование
и др.)
Присоединение простетических групп (у гетеропротеинов)
Объединение протомеров при образовании олигомерных белков
Присоединение сигнальных пептидов для выхода белка из клетки
Слайд 42Регуляция биосинтеза
1: РНК полимераза, 2: Репрессор, 3: Промотор,
4: Оператор, 5: Лактоза, 6, 7, 8: гены, кодирующие лактазу.
Слайд 44Регуляция биосинтеза
Энхансеры – участки ДНК, присоединение к которым регуляторных белков усиливает
транскрипцию
Сайленсеры – участки ДНК, присоединение к которым регуляторных белков уменьшает транскрипцию
Слайд 46Типы генов в геноме
Структурные гены (кодируют белки)
Регуляторные гены:
Гены-регуляторы (регулируют работу
структурных генов)
Процессинг-гены (регулируют посттранскрипционные и посттрансляционный процессинг)
Темпоральные гены (включают в работу структурные гены в ходе клеточной дифференцировки)
Слайд 53Механизмы увеличения числа и разнообразия генов в геноме
Слайд 54Механизмы увеличения числа и разнообразия генов в геноме
(кроссинговер)
Слайд 55Механизмы увеличения числа и разнообразия генов в геноме
(амплификация)
Слайд 56
Полиморфизм белков –
изменение первичной структуры белка в пределах
одного вида без изменения функций. В его основе лежит генетическая гетерогенность молекул ДНК.
Слайд 57Схема возникновения наследственных болезней
Слайд 58Биохимические проявления наследственных болезней
Слайд 59Клинические проявления наследственных болезней
Слайд 60
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ
Лекция по БИОХИМИИ
тема:
«Обмен
Слайд 61Биологическая роль липидов
Резерв и источник энергии
Слайд 63
Классификация простых липидов
Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами
Ацилглицеролы
(нейтральные жиры) - сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.
Воска - сложные эфиры одноатомных или двухатомных длиноцепочечных спиртов и высших жирных кислот
Стериды - сложные эфиры циклического спирта холестерола и высших жирных кислот
Слайд 71Переваривание нейтрального жира
глицерол
триглицерид
моноглицерид
диглицерид
липаза
липаза
липаза
Слайд 77Роль липопротеинлипазы
липопротеинлипаза
триглицерид (ТАГ)
глицерол
Слайд 78СИНТЕЗ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ
В ПЕЧЕНИ И ЖИРОВОЙ ТКАНИ
Слайд 83ТРАНСПОРТ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В МИТОХОНДРИИ
Слайд 853 АТФ
ЦТК
12 АТФ
следующий цикл β-окисления
Слайд 86ОБЩАЯ СХЕМА ЦИКЛА β–ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
дегидрогеназа
гидратаза
дегидрогеназа
тиолаза
2 АТФ
3 АТФ
12 АТФ
Слайд 87ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИТОГ
β-ОКИСЛЕНИЯ
n – количество С-атомов в жирной кислоте;
n/2 – количество молекул ацетил-КоА, образованных в процессе β-окисления;
12 – количество АТФ, синтезирующихся при окислении ацетил-КоА в ЦТК;
(n/2 – 1) – количество циклов β-окисления;
5 – количество молекул АТФ, образованных в каждом цикле за счёт двух реакций дегидрирования;
1 – затрата 1 молекулы АТФ на активацию жирной кислоты
Слайд 88Окисление ненасыщенных жирных кислот
Цис-транс-
β-окисление
…
Слайд 92Схема биосинтеза пальмитиновой кислоты
Слайд 93Схема биосинтеза пальмитиновой кислоты
Слайд 94Суммарное уравнение биосинтеза пальмитиновой кислоты
Слайд 95Регуляция биосинтеза и окисления жирных кислот
активная
неактивная
Слайд 97Биосинтез непредельных жирных кислот